Osterprojekt: Osterhase lauscht per Ultraschall
Seite 2: Zusammenbau der Elektronik
| Material: |
| NanoAxe-Board: Bestückt mit PICAXE 08M2 |
| R1: Widerstand 1,8kOhm |
| J1: Ultraschallsensor HC-SR04 |
| SG1: Piezo |
| 2 × 1-polige Stiftleiste |
| Steckbrett: Mini-Breadboard mit 170 Kontakten |
| 4 × Dupont-Kabel male-female |
| Papp-Osterhase als Gehäuse |
Das Nano-Axe-Board haben wir auf ein Mini-Breadboard mit 170 Buchsenkontakten gesteckt. Dadurch kann man die Platine problemlos nach Ostern wieder für andere Bastelzwecke verwenden. Das Steckbrett hat einen Klebestreifen auf der Rückseite. Damit kann man den Schaltungsaufbau im Kartongehäuse fixieren.
Vor dem Anschluss der Peripherie muss man erst noch den Picaxe mit der passenden Firmware flashen. Hierzu wird das Nano-Axe-Board per USB-Kabel mit dem Computer verbunden. Anschließend spielt man vom Picaxe-Editor aus das Basic-Programm Osterhase_Ultraschall.bas auf. Das liegt hier zum Download bereit.
Die Verbindung zwischen dem Ultraschallsensor und dem Nano-Axe-Board haben wir über Dupont-Kabel (Jumper Wire) mit Stiften auf der einen und Buchsen auf der anderen Seite gesteckt. Diese können direkt in das Mini-Breadboard sowie in das HC-SR04 Modul gesteckt werden.
Firmware
Das Funktionsprinzip der Ultraschallmessung kann man im folgenden Quellcode-Beispiel sehen:
In Zeile 10 wird der Trigger-Pin als Ausgang mit HIGH-Pegel konfiguriert. Dann wird in Zeile 11 durch den pulsin-Befehl der Trigger-Pin auf Eingang umgeschaltet. Der LOW-Pegel des Echo-Signals bewirkt über den Serienwiderstand einen HIGH-LOW Wechsel am Trigger-Pin. Einige Mikrosekunden später wird der Sensor aktiv.
Außerdem erfolgt ab der nächsten LOW-HIGH-Flanke des Echo-Signals die Messung der Pulsbreite. Sie wird in 10µs Schritten in der Variablen pulseTime gespeichert. In Zeile 16 erfolgt mit der Variablen distance die Umrechnung der Entfernung in Zentimeter. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt ca. 343 m/s, die Laufzeit entspricht der doppelten Distanz zu einem reflektierenden Objekt (Hin- und Rückweg der Ultraschallwelle).
Töne abspielen
Um Töne auf dem Piezo auszugeben, verwendet man den tune-Befehl. Über den Tune Wizard im Picaxe-Editor kann man im Reiter "Tune Editor" den gewünschten Ton auswählen. Der dem Ton entsprechende angezeigte Hex-Wert (z.B. $80) wird dann am Ende eines tune-Befehls angegeben.
Im kompletten Quellcode wird nach jeder Ultraschallmessung mit einer Distanz von kleiner als 3 Meter zu einem reflektierenden Objekt ein Ton erzeugt. Je höher der Ton, desto geringer ist der Abstand. Die gemessene Distanz wird zu Debug-Zwecken auch auf dem Terminal ausgegeben. Die blaue OnBoard-LED ist am selben Pin wie der Piezo angeschlossen und flackert deshalb bei jedem Ton.
